بیشتر بدانیم بلاک چین چیست؟

فصل ها

فصل اول – بلاک چین 101

بلاک چین چیست؟

بلاک چین نوع خاصی از پایگاه داده است. ممکن است اصطلاح فناوری دفتر کل توزیع شده (یا DLT) را شنیده باشید ، در بسیاری از موارد به همین مفهوم اشاره می کند.

یک بلاک چین ویژگی های منحصر به فرد خاصی دارد. قوانینی در مورد نحوه افزودن داده ها وجود دارد، و پس از ذخیره داده ها، تغییر یا حذف آنها عملا غیرممکن است.

داده ها در طول زمان در ساختارهایی به نام بلوک اضافه می شوند. هر بلوک در بالای بلوک آخر ساخته شده است و شامل یک قطعه اطلاعات است که به بلوک قبلی پیوند می دهد. با مشاهده به روزترین بلوک ها، می توانیم بررسی کنیم که بعد از آخرین بلوک ایجاد شده است. بنابراین، اگر تا آخر «زنجیره» را ادامه دهیم، به اولین بلوک خود معروف به بلوک پیدایش ، خواهیم رسید .

برای آنالوگ کردن، فرض کنید که یک صفحه گسترده با دو ستون دارید. در سلول اول ردیف اول هر داده ای را که می خواهید در آن نگه دارید قرار می دهید.

داده های سلول اول به یک شناسه دو حرفی تبدیل می شود که سپس به عنوان بخشی از ورودی بعدی استفاده می شود. در این مثال، شناسه دو حرفی KP باید برای پر کردن سلول بعدی در ردیف دوم ( defKP ) استفاده شود. این بدان معنی است که اگر اولین داده ورودی ( abcAA ) را تغییر دهید، ترکیب متفاوتی از حروف را در هر سلول دیگر دریافت خواهید کرد.

اکنون با نگاهی به ردیف 4، آخرین شناسه ما TH است . به یاد دارید که چگونه گفتیم نمی توانید به عقب برگردید و ورودی ها را حذف یا تغییر دهید . دلیلش این است که برای هر کسی به راحتی می‌توان گفت که این کار انجام شده است، و آنها فقط تلاش شما را برای تغییر نادیده می‌گیرند.

فرض کنید داده‌ها را در همان سلول اول تغییر می‌دهید ، یک شناسه متفاوت دریافت می‌کنید، که به این معنی است که بلوک دوم شما داده‌های متفاوتی دارد، که منجر به یک شناسه متفاوت در ردیف 2 و غیره می‌شود. TH ، در اصل، محصول تمام اطلاعاتی است که قبل از آن آمده است.

بلوک ها چگونه به هم متصل می شوند؟

آنچه در بالا مورد بحث قرار دادیم ، با شناسه های دو حرفی خود ؛ یک تشبیه ساده از نحوه استفاده یک بلاک چین از توابع هش است . هشینگ چسبی است که بلوک ها را در کنار هم نگه می دارد. این شامل گرفتن داده ها با هر اندازه و ارسال آن از طریق یک تابع ریاضی برای تولید خروجی ( هش ) با طول یکسان است.

هش‌های مورد استفاده در بلاک چین جالب هستند، زیرا احتمال یافتن دو قطعه داده که دقیقاً همان خروجی را دارند، به طور نجومی پایین است. مانند شناسه های ما در بالا، هر گونه تغییر جزئی در داده های ورودی ما خروجی کاملاً متفاوتی خواهد داشت.

بیایید با SHA256، تابعی که به طور گسترده در بیت کوین استفاده می شود، توضیح دهیم. همانطور که می بینید، حتی تغییر بزرگی حروف برای به هم زدن کامل خروجی کافی است.

این واقعیت که هیچ برخورد SHA256 شناخته شده ای وجود ندارد (یعنی دو ورودی متفاوت که خروجی یکسانی به ما می دهند) در زمینه بلاک چین ها بسیار ارزشمند است. این بدان معنی است که هر بلوک می تواند با درج هش خود به بلوک قبلی اشاره کند و هرگونه تلاش برای ویرایش بلوک های قدیمی بلافاصله آشکار می شود.

بلاک چین و تمرکززدایی

ما ساختار اصلی یک بلاک چین را توضیح داده ایم. اما وقتی می شنوید که مردم در مورد فناوری بلاک چین صحبت می کنند، احتمالاً فقط در مورد خود پایگاه داده صحبت نمی کنند، بلکه اکوسیستم هایی را که پیرامون بلاک چین ساخته شده اند، صحبت می کنند. 

به‌عنوان ساختارهای داده مستقل، بلاک‌چین‌ها فقط در برنامه‌های خاص مفید هستند. زمانی این موضع جالب می شود که از آنها به عنوان ابزاری برای هماهنگی غریبه ها بین خود استفاده می کنیم. در ترکیب با سایر فناوری‌ها و برخی نظریه‌های بازی ، یک بلاک چین می‌تواند به عنوان یک دفتر کل توزیع‌شده عمل کند که توسط هیچ‌کس کنترل نمی‌شود.

این بدان معنی است که هیچ کس قدرت ویرایش ورودی های خارج از قوانین سیستم را ندارد . از این نظر، می‌توانید استدلال کنید که دفتر کل به طور همزمان در اختیار همه است : شرکت‌کنندگان در هر لحظه درباره شکل ظاهری آن به توافق می‌رسند.

مشکل ژنرال های بیزانس

چالش واقعی در برابر سیستمی مانند آنچه در بالا توضیح داده شد چیزی به نام مسئله ژنرال های بیزانسی است. این کتاب که در دهه 1980 طراحی شد، معضلی را توصیف می کند که در آن شرکت کنندگان منزوی باید برای هماهنگ کردن اقدامات خود ارتباط برقرار کنند. معضل خاص شامل تعداد انگشت شماری از ژنرال های ارتش است که یک شهر را احاطه کرده اند و تصمیم می گیرند که آیا به آن حمله کنند یا خیر. ژنرال ها فقط از طریق پیام رسان می توانند ارتباط برقرار کنند. 

هر کدام باید تصمیم بگیرند که حمله کنند یا عقب نشینی کنند. مهم نیست که حمله کنند یا عقب نشینی کنند، تا زمانی که همه ژنرال ها بر یک تصمیم مشترک توافق کنند. اگر آنها تصمیم به حمله بگیرند، تنها در صورتی موفق خواهند شد که همزمان وارد شهر شوند. بنابراین چگونه اطمینان حاصل کنیم که آنها می توانند این کار را انجام دهند؟ 

مطمئناً، آنها می توانند از طریق مسنجر ارتباط برقرار کنند. اما اگر پیام رسان با پیامی که “ما در سحر حمله می کنیم” رهگیری شود و آن پیام با “امشب حمله می کنیم” جایگزین شود، چه؟ اگر یکی از ژنرال ها بدخواه باشد و عمداً دیگران را گمراه کند تا مطمئن شود که شکست می خورند، چه؟

ما به یک استراتژی نیاز داریم که در آن بتوان به اجماع رسید، حتی اگر شرکت‌کنندگان به مخرب تبدیل شوند یا پیام‌ها رهگیری شوند. ناتوانی در نگهداری پایگاه داده یک وضعیت مرگ و زندگی مانند حمله به یک شهر بدون نیروی کمکی نیست، اما همین اصل صادق است. اگر کسی برای نظارت بر بلاک چین و دادن اطلاعات «درست» به کاربران وجود نداشته باشد، کاربران باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

برای غلبه بر شکست بالقوه یک (یا چند) کاربر، مکانیسم‌های بلاک چین باید به دقت مهندسی شوند تا در برابر چنین موانعی مقاوم باشند. سیستمی که بتواند به این امر دست یابد به عنوان بیزانسی مقاوم در برابر خطا نامیده می شود . همانطور که به زودی خواهیم دید، الگوریتم‌های اجماع برای اجرای قوانین قوی استفاده می‌شوند.

چرا بلاک چین ها باید غیرمتمرکز باشند؟

مطمئناً می‌توانید یک بلاک چین را خودتان راه‌اندازی کنید. اما در نهایت با پایگاه داده ای مواجه خواهید شد که در مقایسه با جایگزین های برتر، دست و پاگیر است. پتانسیل واقعی آن را می توان در یک محیط غیرمتمرکز مورد بهره برداری قرار داد – یعنی محیطی که همه کاربران برابر هستند. به این ترتیب، بلاک چین نمی تواند حذف شود یا به طور مخرب تحت کنترل باشد. این تنها منبع حقیقتی است که هر کسی می تواند آن را ببیند.

شبکه همتا به همتا چیست؟

شبکه همتا به همتا (P2P) لایه کاربران ما (یا کلیات مثال قبلی ما) است. هیچ مدیری وجود ندارد، بنابراین کاربر به جای تماس تلفنی با سرور مرکزی هر زمان که بخواهد اطلاعات را با کاربر دیگری مبادله کند، آن را مستقیماً برای همتایان خود ارسال می کند. 

گرافیک زیر را در نظر بگیرید. در سمت چپ، A باید پیام خود را از طریق سرور هدایت کند تا آن را به F برساند. در سمت راست، با این حال، آنها بدون واسطه به هم متصل هستند.

به طور معمول، سرور تمام اطلاعات مورد نیاز کاربران را در اختیار دارد. وقتی به آکادمی بایننس دسترسی پیدا می کنید، از سرورهای آن می خواهید که تمام مقالات را به شما ارائه دهند. اگر وب سایت آفلاین شود، نمی توانید آنها را ببینید. با این حال، اگر همه محتوا را دانلود کرده باشید، می‌توانید آن را بدون درخواست بایننس آکادمی در رایانه خود بارگیری کنید. 

در اصل، این کاری است که هر همتا با بلاک چین انجام می دهد: کل پایگاه داده در رایانه آنها ذخیره می شود. اگر کسی شبکه را ترک کند، کاربران باقی مانده همچنان می توانند به بلاک چین دسترسی داشته باشند و اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. هنگامی که یک بلوک جدید به زنجیره اضافه می شود، داده ها در سراسر شبکه منتشر می شوند تا هرکس بتواند نسخه خود را از دفتر به روز کند.

گره های بلاک چین چیست؟

گره ها به سادگی همان چیزی هستند که ما به آن ماشین های متصل به شبکه می گوییم – آن هایی هستند که کپی هایی از بلاک چین را ذخیره می کنند و اطلاعات را با ماشین های دیگر به اشتراک می گذارند. کاربران نیازی به مدیریت دستی این فرآیندها ندارند. به طور کلی، تنها کاری که آنها باید انجام دهند این است که نرم افزار بلاک چین را دانلود و اجرا کنند و بقیه به طور خودکار رسیدگی می شود.

در بالا توضیح می دهد که یک گره به معنای خالص چیست، اما این تعریف می تواند سایر کاربرانی را که به هر طریقی با شبکه تعامل دارند نیز در بر گیرد. به عنوان مثال، در ارزهای دیجیتال، یک برنامه کیف پول ساده در تلفن شما چیزی است که به عنوان گره نور شناخته می شود.

بلاک چین های عمومی در مقابل خصوصی

همانطور که می دانید، بیت کوین پایه و اساس صنعت بلاک چین را ایجاد کرد تا به آنچه امروز است، تبدیل شود. از زمانی که بیت کوین شروع به اثبات خود به عنوان یک دارایی مالی قانونی کرد، نوآوران به پتانسیل فناوری زیربنایی برای سایر زمینه ها فکر می کردند. این منجر به کاوش در بلاک چین برای موارد استفاده بی‌شماری خارج از امور مالی شده است.

بیت کوین چیزی است که ما آن را بلاک چین عمومی می نامیم. این بدان معناست که هر کسی می تواند تراکنش های روی آن را مشاهده کند و تنها چیزی که برای پیوستن نیاز است اتصال به اینترنت و نرم افزار لازم است. از آنجایی که هیچ الزام دیگری برای مشارکت وجود ندارد، ممکن است از این به عنوان یک محیط بدون مجوز یاد کنیم.

در مقابل، انواع دیگری از بلاک چین به نام بلاک چین خصوصی وجود دارد. این سیستم ها قوانینی را در مورد اینکه چه کسی می تواند بلاک چین را ببیند و با آن تعامل داشته باشد، وضع می کند. به این ترتیب، ما از آنها به عنوان محیط های مجاز یاد می کنیم. در حالی که بلاک چین های خصوصی ممکن است در ابتدا زائد به نظر برسند، اما کاربردهای مهمی دارند – عمدتاً در تنظیمات سازمانی.

تراکنش ها چگونه کار می کنند؟

اگر آلیس بخواهد از طریق حواله بانکی را به باب پرداخت کند، به بانک خود اطلاع می دهد. بیایید فرض کنیم که دو طرف برای سادگی از یک بانک استفاده می کنند. بانک چک می کند که آلیس وجوه لازم برای انجام تراکنش را دارد، قبل از اینکه پایگاه داده خود را به روز کند (مثلاً 50 دلار به آلیس، + 50 دلار به باب ).

این خیلی بی شباهت به آنچه در بلاک چین می گذرد نیست. پس از همه، آن نیز یک پایگاه داده است. تفاوت اصلی این است که هیچ طرفی وجود ندارد که چک ها را انجام دهد و مانده ها را به روز کند. همه گره ها باید این کار را انجام دهند. 

اگر آلیس بخواهد پنج بیت کوین برای باب بفرستد، پیامی با این مضمون به شبکه ارسال می کند. فوراً به بلاک چین اضافه نمی شود ، گره ها آن را می بینند، اما اقدامات دیگری باید انجام شود تا تراکنش تأیید شود .

هنگامی که آن تراکنش به بلاک چین اضافه شد، همه گره ها می توانند انجام آن را ببینند. آنها نسخه بلاک چین خود را به روز می کنند تا آن را منعکس کند. اکنون، آلیس نمی‌تواند همان پنج واحد را به کارول بفرستد ( دوبار خرج کند) ، زیرا شبکه می‌داند که او قبلاً آنها را در یک تراکنش قبلی خرج کرده است.

هیچ مفهومی از نام کاربری و رمز عبور وجود ندارد – رمزنگاری کلید عمومی برای اثبات مالکیت وجوه استفاده می شود. برای دریافت وجوه در وهله اول، باب نیاز به ایجاد یک کلید خصوصی دارد. این فقط یک عدد تصادفی بسیار طولانی است که حتی با صدها سال در اختیار داشتن آن، تقریباً برای کسی غیرممکن است که حدس بزند. اما اگر کلید خصوصی خود را به کسی بگوید، آنها می توانند مالکیت وجوه او را ثابت کنند (و در نتیجه خرج کنند). بنابراین مهم است که او آن را مخفی نگه دارد.

با این حال، کاری که باب می تواند انجام دهد، استخراج یک کلید عمومی از کلید خصوصی است. سپس می‌تواند کلید عمومی را به هر کسی بدهد زیرا مهندسی معکوس آن برای دریافت کلید خصوصی برای آنها تقریبا غیرممکن است. در بیشتر موارد، او عملیات دیگری (مانند هش کردن ) روی کلید عمومی برای دریافت یک آدرس عمومی  انجام می دهد.

او آدرس عمومی را به آلیس می‌دهد تا بداند پول را به کجا بفرستد. او تراکنشی ایجاد می کند که می گوید این وجوه را به این آدرس عمومی پرداخت کنید . سپس، برای اینکه به شبکه ثابت کند که سعی نمی‌کند سرمایه‌ای را که متعلق به او نیست خرج کند، با استفاده از کلید خصوصی خودش یک امضای دیجیتال تولید می‌کند. هرکسی می تواند پیام امضا شده آلیس را بگیرد و آن را با کلید عمومی او مقایسه کند و با قاطعیت بگوید که او حق دارد آن وجوه را برای باب بفرستد.

چه کسی فناوری بلاک چین را اختراع کرد؟

فناوری بلاک چین در سال 2009 با انتشار بیت کوین  اولین و محبوب ترین بلاک چین رسمیت یافت. با این حال، خالق آن ساتوشی ناکاموتو با نام مستعار از فناوری‌ها و پیشنهادات قبلی الهام گرفت.

بلاک چین ها به شدت از توابع هش و رمزنگاری استفاده می کنند که چندین دهه قبل از انتشار بیت کوین وجود داشت. نکته جالب این است که ساختار بلاک چین را می‌توان به اوایل دهه 1990 ردیابی کرد، اگرچه از آن صرفاً برای ثبت اسناد زمانی استفاده می‌شد که بعداً نمی‌توان آنها را تغییر داد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این موضوع، به تاریخچه بلاک چین مراجعه کنید .

مزایا و معایب فناوری بلاک چین

بلاک‌چین‌هایی که به درستی مهندسی شده‌اند، مشکلی را حل می‌کنند که ذینفعان در تعدادی از صنایع، از امور مالی گرفته تا کشاورزی را در بر می‌گیرد. یک شبکه توزیع شده مزایای زیادی نسبت به مدل سنتی مشتری-سرور دارد، اما با برخی معاوضه ها نیز همراه است.

طرفداران

یکی از مزایای فوری ذکر شده در کاغذ سفید بیت کوین این است که پرداخت ها می تواند بدون دخالت یک واسطه منتقل شود. بلاک‌چین‌های بعدی این موضوع را حتی فراتر برده‌اند و به کاربران اجازه می‌دهند تا انواع اطلاعات را ارسال کنند. حذف طرف مقابل به این معنی است که خطر کمتری برای کاربران درگیر وجود دارد و منجر به هزینه‌های کمتری می‌شود زیرا هیچ واسطه‌ای برای کاهش وجود ندارد.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، یک شبکه بلاک چین عمومی نیز بدون مجوز است – هیچ مانعی برای ورود وجود ندارد زیرا کسی مسئول نیست. اگر یک کاربر آینده نگر بتواند به اینترنت متصل شود، آنگاه می‌تواند با سایر همتایان در شبکه تعامل داشته باشد.

بسیاری استدلال می کنند که مهم ترین کیفیت بلاک چین ها این است که درجه بالایی از مقاومت در برابر سانسور دارند. برای فلج کردن یک سرویس متمرکز، تنها کاری که یک عامل مخرب باید انجام دهد این است که یک سرور را هدف قرار دهد. اما در یک شبکه همتا به همتا، هر گره به عنوان یک سرور برای خودش عمل می کند. 

سیستمی مانند بیت کوین دارای بیش از 10000 گره قابل مشاهده است که در سرتاسر جهان پراکنده شده اند، که عملاً حتی برای یک مهاجم با منابع خوب نیز دسترسی به شبکه را غیرممکن می کند. لازم به ذکر است که گره های پنهان زیادی نیز وجود دارد که برای شبکه گسترده تر قابل مشاهده نیستند.

اینها چند مزیت کلی است. موارد استفاده خاص زیادی وجود دارد که بلاک چین می تواند به آنها پاسخ دهد، همانطور که در مقاله بلاک چین برای چه مواردی استفاده می شود خواهید دید؟

منفی

بلاک چین ها گلوله های نقره ای برای هر مشکلی نیستند. از آنجایی که برای مزایای بخش قبل بهینه شده اند، در سایر زمینه ها فاقد آن هستند. بارزترین مانع برای پذیرش انبوه بلاک چین ها این است که مقیاس آنها خیلی خوب نیست.

این در مورد هر شبکه توزیع شده صادق است. از آنجایی که همه شرکت‌کنندگان باید همگام بمانند، اطلاعات جدید را نمی‌توان خیلی سریع اضافه کرد زیرا گره‌ها قادر به ادامه دادن نیستند. بنابراین، توسعه دهندگان تمایل دارند عمداً سرعت بروزرسانی بلاک چین را محدود کنند تا مطمئن شوند که سیستم غیرمتمرکز باقی می ماند.

برای کاربران یک شبکه، اگر افراد زیادی سعی در انجام تراکنش ها داشته باشند، این می تواند در دوره های انتظار طولانی ظاهر شود. بلوک‌ها فقط می‌توانند داده‌های زیادی را در خود نگه دارند و فوراً به زنجیره اضافه نمی‌شوند. اگر تراکنش‌های بیشتری نسبت به بلوک وجود داشته باشد، هر تراکنش اضافی باید منتظر بلاک بعدی باشد.

یکی دیگر از معایب احتمالی سیستم های بلاک چین غیرمتمرکز این است که نمی توان آنها را به راحتی ارتقا داد. اگر در حال ساختن نرم افزار خود هستید، می توانید ویژگی های جدید را به دلخواه خود اضافه کنید. برای انجام تغییرات نیازی به همکاری با دیگران یا درخواست مجوز ندارید.

در محیطی با میلیون‌ها کاربر، ایجاد تغییرات بسیار دشوارتر است. شما می توانید برخی از پارامترهای نرم افزار گره خود را تغییر دهید، اما در نهایت متوجه خواهید شد که از شبکه جدا شده اید. اگر نرم افزار اصلاح شده با گره های دیگر ناسازگار باشد، آنها این موضوع را تشخیص داده و از تعامل با گره شما خودداری می کنند.

فرض کنید می‌خواهید یک قاعده در مورد بزرگی بلوک‌ها را تغییر دهید (از 1 مگابایت به 2 مگابایت). می‌توانید این بلوک را به گره‌هایی که به آن‌ها متصل هستید ارسال کنید، اما آنها قانونی دارند که می‌گوید «بلوک‌های بیش از ۱ مگابایت را قبول نکنید». اگر چیزی بزرگتر دریافت کنند، آن را در نسخه بلاک چین خود قرار نمی دهند.

تنها راه برای فشار دادن به تغییرات این است که اکثریت اکوسیستم آنها را بپذیرند. با بلاک چین‌های اصلی، ممکن است ماه‌ها ، یا حتی سال‌ها ، بحث فشرده در انجمن‌ها پیش از هماهنگی تغییرات وجود داشته باشد.

فصل دوم ؛ بلاک چین چگونه کار می کند؟

چگونه بلاک ها به بلاک چین اضافه می شوند؟

ما تا به حال خیلی چیزها را پوشش داده ایم. می دانیم که گره ها به هم متصل هستند و کپی هایی از بلاک چین را ذخیره می کنند. آنها اطلاعات مربوط به تراکنش ها و بلوک های جدید را به یکدیگر مخابره می کنند. ما قبلاً درباره چیستی گره‌ها صحبت کرده‌ایم، اما ممکن است بپرسید: چگونه بلاک‌های جدید به بلاک چین اضافه می‌شوند؟

هیچ منبع واحدی وجود ندارد که به کاربران بگوید چه کاری باید انجام شود. از آنجایی که همه گره‌ها قدرت برابری دارند، باید مکانیزمی برای تصمیم‌گیری منصفانه وجود داشته باشد که چه کسی می‌تواند بلوک‌ها را به بلاک چین اضافه کند. ما به سیستمی نیاز داریم که تقلب را برای کاربران گران کند اما برای رفتار صادقانه به آنها پاداش دهد. هر کاربر منطقی می خواهد به گونه ای عمل کند که از نظر اقتصادی برای آنها مفید باشد.

از آنجایی که شبکه بدون مجوز است، ایجاد بلوک باید برای همه قابل دسترسی باشد. پروتکل‌ها اغلب این را با ملزم کردن کاربر به قرار دادن مقداری پوست در بازی تضمین می‌کنند – آنها باید پول خود را در معرض خطر قرار دهند. انجام این کار به آنها امکان می دهد در ایجاد بلوک شرکت کنند و اگر یک بلوک معتبر ایجاد کنند، پاداشی به آنها پرداخت می شود.

با این حال، اگر آنها اقدام به تقلب کنند، بقیه شبکه متوجه خواهند شد. هر سهمی که قرار داده اند از دست خواهد رفت. ما این مکانیسم‌ها را الگوریتم‌های اجماع می‌نامیم زیرا به شرکت‌کنندگان شبکه اجازه می‌دهند در مورد بلوک بعدی که باید اضافه شود به توافق برسند.

معدن (اثبات کار)

استخراج تا حد زیادی متداول ترین الگوریتم اجماع مورد استفاده است. در استخراج، از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می شود. این شامل کاربرانی می شود که قدرت محاسباتی را برای حل معمایی که توسط پروتکل تعیین شده است قربانی می کنند.

این پازل از کاربران می‌خواهد که تراکنش‌ها و سایر اطلاعات موجود در بلوک را هش کنند. اما برای اینکه هش معتبر در نظر گرفته شود، باید کمتر از یک عدد مشخص باشد. از آنجایی که هیچ راهی برای پیش‌بینی خروجی داده‌شده وجود ندارد، ماینرها باید به هش کردن داده‌های کمی تغییر یافته ادامه دهند تا زمانی که راه‌حل معتبری پیدا کنند.

بدیهی است که هش کردن مکرر داده ها از نظر محاسباتی گران است. در بلاک چین های Proof of Work، «سهمی» که کاربران مطرح می کنند، پول سرمایه گذاری شده در رایانه های ماینینگ و برق مصرفی برای تأمین انرژی آنها است. آنها این کار را به امید دریافت پاداش بلوک انجام می دهند. 

به یاد داشته باشید که چگونه قبلاً گفتیم که معکوس کردن هش عملاً غیرممکن است، اما بررسی آن آسان است؟ هنگامی که یک ماینر یک بلوک جدید را به بقیه شبکه می فرستد، تمام گره های دیگر از آن به عنوان ورودی در یک تابع هش استفاده می کنند. آنها فقط باید یک بار آن را اجرا کنند تا تأیید کنند که بلوک طبق قوانین بلاک چین معتبر است. اگر اینطور نباشد، معدنچی پاداش دریافت نمی کند و آنها برق را بیهوده هدر خواهند داد.

اولین بلاک چین Proof of Work، بیت کوین بود. از زمان ایجاد آن، بسیاری از بلاک چین های دیگر مکانیسم PoW را پذیرفته اند.

نکات مثبت اثبات کار

آزمایش شده – تا به امروز، Proof of Work بالغ‌ترین الگوریتم اجماع است و صدها میلیارد دلار ارزش را تضمین کرده است.
بدون مجوز – هر کسی می تواند به رقابت ماینینگ بپیوندد یا به سادگی یک گره اعتبار سنجی را اجرا کند.
تمرکززدایی – ماینرها برای تولید بلاک ها با یکدیگر رقابت می کنند، به این معنی که قدرت هش هرگز توسط یک طرف کنترل نمی شود.

معایب اثبات کار

اتلاف – استخراج مقدار زیادی برق مصرف می کند.
موانع ورود به طور فزاینده ای – با پیوستن ماینرهای بیشتری به شبکه، پروتکل ها دشواری پازل ماینینگ را افزایش می دهند. برای حفظ رقابت، کاربران باید روی تجهیزات بهتر سرمایه گذاری کنند. این ممکن است به قیمت بسیاری از ماینرها تمام شود.

51% حملات – اگرچه ماینینگ باعث عدم تمرکز می شود، اما این احتمال وجود دارد که یک ماینر اکثریت قدرت هش را به دست آورد. اگر این کار را انجام دهند، از نظر تئوری می توانند تراکنش ها را خنثی کنند و امنیت بلاک چین را تضعیف کنند.

شرط بندی (اثبات سهام)

در سیستم‌های Proof of Work، چیزی که شما را تشویق می‌کند صادقانه عمل کنید، پولی است که برای استخراج رایانه و برق پرداخت کرده‌اید. اگر بلاک ها را به درستی استخراج نکنید، بازده سرمایه گذاری خود را نخواهید داشت.

با اثبات سهام (PoS)، هیچ هزینه خارجی وجود ندارد. به جای ماینرها، اعتبار سنجی هایی داریم که بلوک ها را پیشنهاد می کنند (یا «جعل»). آنها می توانند از یک کامپیوتر معمولی برای تولید بلوک های جدید استفاده کنند، اما باید بخش قابل توجهی از سرمایه خود را در معرض خطر قرار دهند. طبق قوانین هر پروتکل، استیکینگ با مقدار از پیش تعریف شده ارز دیجیتال اصلی بلاک چین انجام می شود. 

پیاده‌سازی‌های مختلف تغییرات متفاوتی دارند، اما زمانی که اعتباردهنده واحدهای خود را به اشتراک بگذارد، می‌توانند به‌طور تصادفی توسط پروتکل انتخاب شوند تا بلوک بعدی را اعلام کنند. با انجام صحیح این کار، آنها پاداشی دریافت خواهند کرد. از طرف دیگر، ممکن است اعتباردهنده های متعددی وجود داشته باشند که در مورد بلوک بعدی به توافق برسند، و یک پاداش به نسبت سهمی که هر کدام ارائه کرده است، توزیع می شود.

بلاک‌چین‌های PoS «خالص» نسبت به DPoS ( اثبات واگذاری سهام ) رایج نیستند، که نیاز دارند تا کاربران به گره‌ها ( شاهد ) رأی دهند تا بلاک‌ها را برای کل شبکه تأیید کنند.

اتریوم ، پیشرو بلاک چین قراردادهای هوشمند، به زودی در انتقال خود به ETH 2.0 به Proof of Stake تغییر خواهد کرد. 

نکات مثبت اثبات سهام

سازگار با محیط زیست – ردپای کربن PoS کسری از استخراج PoW است. Staking نیاز به عملیات هش با منابع فشرده را از بین می برد.
تراکنش‌های سریع‌تر – از آنجایی که نیازی به صرف توان محاسباتی اضافی روی پازل‌های دلخواه تنظیم‌شده توسط پروتکل نیست، برخی از طرفداران PoS استدلال می‌کنند که می‌تواند توان عملیاتی تراکنش را افزایش دهد.
پاداش و سود – به جای اینکه به ماینرها داده شود، جوایزی برای ایمن سازی شبکه مستقیماً به دارندگان توکن پرداخت می شود. در برخی موارد، PoS به کاربران این امکان را می‌دهد که به سادگی با سرمایه‌گذاری وجوه خود، درآمد غیرفعالی به شکل ایردراپ یا بهره کسب کنند.

معایب اثبات سهام

نسبتا آزمایش نشده – پروتکل های PoS هنوز در مقیاس بزرگ آزمایش نشده اند. ممکن است آسیب‌پذیری‌های کشف‌نشده‌ای در پیاده‌سازی یا اقتصاد رمزنگاری آن وجود داشته باشد .
پلوتوکراسی – نگرانی‌هایی وجود دارد که PoS یک اکوسیستم «ثروتمندان ثروتمندتر می‌شوند» را تشویق می‌کند، زیرا اعتباردهندگان با سهام بزرگ تمایل به کسب جوایز بیشتری دارند.
هیچ مشکلی در خطر نیست – در PoW، کاربران فقط می‌توانند روی یک زنجیره شرط‌بندی کنند – آنها روی زنجیره‌ای که معتقدند بیشترین احتمال موفقیت را دارد استخراج می‌کنند. در طول هارد فورک، آنها نمی توانند روی چندین مورد با قدرت هش یکسان شرط بندی کنند. با این حال، اعتبار سنجی ها در PoS می توانند روی چندین زنجیره با هزینه های اضافی کمی کار کنند، که ممکن است مشکلات اقتصادی ایجاد کند.

سایر الگوریتم های اجماع

Proof of Work و Proof of Stake رایج‌ترین الگوریتم‌های اجماع هستند ، اما الگوریتم‌های بسیار دیگری نیز وجود دارند. برخی از آنها ترکیبی هستند که عناصر هر دو سیستم را ترکیب می کنند، در حالی که برخی دیگر به طور کلی روش های متفاوتی هستند. 

آیا می توانم تراکنش های بلاک چین را برگردانم؟

مقیاس پذیری بلاک چین چیست؟

مقیاس پذیری بلاک چین معمولاً به عنوان یک اصطلاح چتر برای اشاره به توانایی سیستم بلاک چین در ارائه تقاضای فزاینده استفاده می شود. در حالی که بلاک‌چین‌ها ویژگی‌های مطلوبی دارند (مانند تمرکززدایی، مقاومت در برابر سانسور، تغییرناپذیری )، اینها هزینه دارند.

برخلاف سیستم های غیرمتمرکز، یک پایگاه داده متمرکز می تواند با سرعت و توان عملیاتی بسیار بالاتری کار کند. این منطقی است زیرا نیازی به هزاران گره پراکنده در سراسر جهان برای همگام سازی با شبکه در هر بار تغییر محتوای آن نیست. اما این مورد در مورد بلاک چین صادق نیست. در نتیجه، مقیاس‌پذیری سال‌ها موضوع مورد بحث در میان توسعه‌دهندگان بلاک چین بوده است.

تعدادی راه حل مختلف برای کاهش برخی از ایرادات عملکرد بلاک چین ها پیشنهاد یا اجرا شده است. با این حال، در این مرحله، بهترین رویکرد روشنی وجود ندارد. این احتمال وجود دارد که بسیاری از راه حل های مختلف باید آزمایش شوند تا زمانی که پاسخ های ساده تری برای مشکل مقیاس پذیری وجود داشته باشد.

در سطح وسیع‌تری، یک سوال اساسی در مورد مقیاس‌پذیری وجود دارد: آیا باید عملکرد خود بلاک چین (مقیاس‌سازی روی زنجیره ) را بهبود بخشیم، یا باید اجازه دهیم که تراکنش‌ها بدون ایجاد فشار در بلاک چین اصلی (مقیاس‌سازی خارج از زنجیره ) انجام شوند؟ 

ممکن است مزایای آشکاری برای هر دو وجود داشته باشد. راه حل های مقیاس گذاری روی زنجیره می تواند کاهش اندازه تراکنش ها یا حتی بهینه سازی نحوه ذخیره داده ها در بلوک ها باشد. از سوی دیگر، راه‌حل‌های خارج از زنجیره شامل تراکنش‌های دسته‌ای از زنجیره اصلی بلاک می‌شوند و فقط بعداً آن‌ها را اضافه می‌کنند. برخی از قابل توجه ترین راه حل های خارج از زنجیره، زنجیره های جانبی و کانال های پرداخت نامیده می شوند.

چرا بلاک چین نیاز به مقیاس دارد؟

اگر قرار است سیستم های بلاک چین با همتایان متمرکز خود رقابت کنند، باید حداقل به اندازه آنها کارآمد باشند. با این حال، در واقع، احتمالاً باید حتی بهتر عمل کنند تا توسعه‌دهندگان و کاربران را تشویق کنند تا به پلتفرم‌ها و برنامه‌های مبتنی بر بلاک چین روی بیاورند. 

این بدان معناست که در مقایسه با سیستم‌های متمرکز، استفاده از بلاک چین باید برای توسعه‌دهندگان و کاربران سریع‌تر، ارزان‌تر و آسان‌تر باشد. با حفظ ویژگی‌های تعیین‌کننده بلاک چین‌ها که قبلاً در مورد آن صحبت کردیم، دستیابی به یک شاهکار آسان نیست. 

فورک بلاک چین چیست؟

مانند هر نرم افزار دیگری، بلاک چین ها برای رفع مشکلات، اضافه کردن قوانین جدید یا حذف قوانین قدیمی نیاز به ارتقا دارند. از آنجایی که اکثر نرم‌افزارهای بلاک چین منبع باز هستند ، از نظر تئوری، هر کسی می‌تواند به‌روزرسانی‌های جدیدی را برای افزودن به نرم‌افزار حاکم بر شبکه پیشنهاد دهد. 

به خاطر داشته باشید که بلاک چین ها شبکه های توزیع شده هستند. پس از ارتقاء نرم افزار، هزاران گره پراکنده در سراسر جهان باید بتوانند با هم ارتباط برقرار کرده و نسخه جدید را پیاده سازی کنند. اما چه اتفاقی می‌افتد اگر شرکت‌کنندگان نتوانند در مورد اینکه چه ارتقایی را اجرا کنند به توافق برسند؟ به طور معمول، سازمانی با جریان تصمیم گیری مشخص برای تصمیم گیری وجود ندارد. این ما را به چنگال های نرم و سخت هدایت می کند.

چنگال های نرم

اگر یک توافق کلی در مورد چگونگی ظاهر شدن یک ارتقا وجود داشته باشد، این یک موضوع نسبتاً ساده است. در سناریویی مانند این، نرم افزار با یک تغییر سازگار با عقب به روز می شود، به این معنی که گره هایی که به روز می شوند همچنان می توانند با گره هایی که اینطور نیستند تعامل داشته باشند. با این حال، در واقعیت، انتظار می‌رود که تقریباً همه گره‌ها در طول زمان ارتقا پیدا کنند. به این میگن سافت فورک. 

هارد چنگال

هارد فورک پیچیده تر است. پس از اجرا، قوانین جدید با قوانین قدیمی ناسازگار خواهند بود. بنابراین، اگر گره‌ای که قوانین جدید را اجرا می‌کند، سعی کند با گره‌ای که قوانین قدیمی را اجرا می‌کند تعامل داشته باشد، نمی‌تواند ارتباط برقرار کند. این منجر به تقسیم بلاک چین به دو بخش می شود – در یکی، نرم افزار قدیمی در حال اجرا است، در دیگری، قوانین جدید اجرا می شود.

بعد از هارد فورک، اساساً دو شبکه مختلف وجود دارد که دو پروتکل مختلف را به صورت موازی اجرا می کنند. شایان ذکر است که در زمان فورک، موجودی واحد بومی بلاک چین از شبکه قدیمی شبیه سازی می شود. بنابراین، اگر در زمان چنگال روی زنجیر قدیمی تعادل داشتید، روی زنجیر جدید نیز تعادل خواهید داشت. 

فصل سوم ؛ بلاک چین برای چه مواردی استفاده می شود؟

فناوری بلاک چین را می توان برای طیف وسیعی از موارد استفاده کرد. اجازه دهید برخی از آنها را مرور کنیم. 

بلاک چین برای زنجیره تامین

زنجیره‌های تامین کارآمد هسته اصلی بسیاری از کسب‌وکارهای موفق هستند و به انتقال کالا از عرضه‌کننده به مصرف‌کننده توجه دارند. هماهنگی چندین ذینفع در یک صنعت معین به طور سنتی دشوار بوده است. با این حال، فناوری بلاک چین می تواند سطوح جدیدی از شفافیت را در بسیاری از صنایع فراهم کند. یک اکوسیستم زنجیره تامین متقابل که حول یک پایگاه داده تغییرناپذیر می چرخد، همان چیزی است که بسیاری از صنایع برای قوی تر و قابل اعتمادتر شدن به آن نیاز دارند.

بلاک چین و صنعت بازی

صنعت بازی به یکی از بزرگترین صنایع سرگرمی در جهان تبدیل شده است و می تواند تا حد زیادی از فناوری بلاک چین بهره مند شود. به طور معمول، گیمرها تمایل دارند که در دست توسعه دهندگان بازی باشند. در اکثر بازی‌های آنلاین، گیمرها مجبورند به فضای سرور توسعه‌دهندگان تکیه کنند و از مجموعه قوانین در حال تغییر آنها پیروی کنند. در این زمینه، بلاک چین می تواند به تمرکززدایی مالکیت، مدیریت و نگهداری بازی های آنلاین کمک کند.

با این حال، بزرگترین مشکل این است که آیتم های بازی نمی توانند خارج از عناوین وجود داشته باشند و شانس مالکیت واقعی و بازارهای ثانویه را از بین می برد. با استفاده از رویکرد مبتنی بر بلاک چین، بازی‌ها می‌توانند در درازمدت پایدارتر شوند و اقلام درون بازی که به‌عنوان کلکسیون‌های رمزنگاری منتشر می‌شوند می‌توانند ارزش واقعی را به دست آورند.

اگر می‌خواهید بیشتر بخوانید، موارد استفاده از بلاک چین: بازی را بررسی کنید.

بلاک چین برای مراقبت های بهداشتی

ذخیره سوابق پزشکی به شیوه ای قابل اعتماد برای هر سیستم مراقبت بهداشتی حیاتی است و اتکا به سرورهای متمرکز اطلاعات حساس را در موقعیتی آسیب پذیر قرار می دهد. شفافیت و امنیت فناوری بلاک چین آن را به یک پلتفرم ایده آل برای ذخیره سوابق پزشکی تبدیل کرده است.

بیماران در ایمن سازی رمزنگاری سوابق خود در یک بلاک چین، می توانند حریم خصوصی خود را حفظ کنند، در حالی که می توانند اطلاعات پزشکی خود را با هر موسسه مراقبت های بهداشتی به اشتراک بگذارند. اگر همه شرکت‌کنندگان در سیستم مراقبت‌های بهداشتی تکه‌تکه‌شده کنونی بتوانند از یک پایگاه داده ایمن و جهانی بهره ببرند، جریان اطلاعات بین آنها بسیار سریع‌تر خواهد بود.

حواله بلاک چین

ارسال پول در سطح بین المللی با بانکداری سنتی یک دردسر است. عمدتاً به دلیل شبکه پیچیده واسطه‌ها، کارمزدها و زمان تسویه حساب، استفاده از بانک‌های سنتی را برای تراکنش‌های فوری گران و غیرقابل اعتماد می‌کند.

ارزهای دیجیتال و بلاک چین این اکوسیستم واسطه‌ها را از بین می‌برند و می‌توانند نقل و انتقالات ارزان و سریع در سراسر جهان را فراهم کنند. در حالی که بدون شک بلاک چین ها عملکرد را فدای برخی از ویژگی های مطلوب خود می کنند، مجموعه ای از پروژه ها از این فناوری استفاده می کنند تا امکان تراکنش های ارزان و تقریباً فوری را فراهم کنند.

بلاک چین و هویت دیجیتال

مدیریت ایمن هویت در اینترنت نیاز مبرمی به یک راه حل سریع دارد. حجم فوق‌العاده‌ای از داده‌های شخصی ما در سرورهای متمرکز ذخیره می‌شود و بدون اطلاع یا رضایت ما  توسط الگوریتم‌های یادگیری ماشینی تجزیه و تحلیل می‌شود.

فناوری بلاک چین به کاربران این امکان را می دهد که مالکیت داده های خود را در دست بگیرند و تنها در صورت نیاز اطلاعات را به صورت انتخابی در اختیار اشخاص ثالث قرار دهند. این نوع جادوی رمزنگاری می‌تواند تجربه‌ای روان‌تر را به صورت آنلاین بدون قربانی کردن حریم خصوصی فراهم کند.

بلاک چین و اینترنت اشیا (IoT)

تعداد فوق‌العاده‌ای از دستگاه‌های فیزیکی در حال اتصال به اینترنت هستند و این تعداد فقط افزایش می‌یابد. برخی حدس می زنند که ارتباطات و همکاری بین این دستگاه ها می تواند به طور قابل توجهی توسط فناوری بلاک چین تقویت شود. پرداخت های خرد خودکار ماشین به ماشین (M2M) می تواند اقتصاد جدیدی را متکی به یک راه حل پایگاه داده ایمن و با توان عملیاتی بالا ایجاد کند.

بلاک چین برای حاکمیت

شبکه های توزیع شده می توانند اشکال تنظیمی خود را به شکل کدهای کامپیوتری تعریف و اجرا کنند. پس جای تعجب نیست که بلاک چین ممکن است فرصتی در میانجیگری فرآیندهای مختلف حکمرانی در سطح محلی، ملی یا حتی بین المللی داشته باشد. 

علاوه بر این، می‌تواند یکی از بزرگترین مشکلاتی را که در حال حاضر محیط‌های توسعه منبع باز با آن مواجه هستند حل کند – فقدان یک مکانیسم قابل اعتماد برای توزیع بودجه. حاکمیت بلاک چین تضمین می‌کند که همه شرکت‌کنندگان می‌توانند در تصمیم‌گیری مشارکت داشته باشند و یک نمای کلی شفاف از سیاست‌هایی که در حال اجرا هستند ارائه می‌دهد.

بلاک چین برای امور خیریه

سازمان‌های خیریه اغلب با محدودیت‌هایی در نحوه پذیرش وجوه مواجه می‌شوند. حتی ناامید کننده تر، ردیابی دقیق مقصد نهایی وجوه اهدایی دشوار است، که بدون شک بسیاری را از حمایت از این سازمان ها منصرف می کند.

«کریپتو انساندوستی» به استفاده از فناوری بلاک چین برای دور زدن این محدودیت‌ها توجه دارد. این حوزه نوظهور با تکیه بر ویژگی‌های ذاتی فناوری برای اطمینان از شفافیت بیشتر، مشارکت جهانی و کاهش هزینه‌ها، به دنبال به حداکثر رساندن تأثیر موسسات خیریه است. یکی از این سازمان ها، بنیاد خیریه بلاک چین است .

بلاک چین برای حدس و گمان

بدون شک یکی از محبوب ترین کاربردهای فناوری بلاک چین، حدس و گمان است. نقل و انتقالات بدون اصطکاک بین صرافی ها، راه حل های معاملاتی غیرقانونی، و اکوسیستم رو به رشد محصولات مشتقه، آن را به یک میدان بازی ایده آل برای همه انواع سفته بازان تبدیل کرده است.

به دلیل ویژگی‌های ذاتی، بلاک چین ابزاری عالی برای کسانی است که می‌خواهند ریسک شرکت در چنین طبقه‌ای از دارایی‌های جوانه زده را بپذیرند. برخی حتی فکر می‌کنند زمانی که فناوری و مقررات پیرامونی بلوغ شود، بازارهای سفته‌بازی جهانی ممکن است روی بلاک چین توکن شوند.

تامین مالی جمعی با بلاک چین

تقریباً یک دهه است که پلتفرم‌های تأمین مالی جمعی آنلاین، پایه‌های اقتصاد همتا به همتا را ایجاد کرده‌اند. موفقیت این سایت ها نشان می دهد که علاقه واقعی به توسعه محصول با سرمایه جمعی وجود دارد. با این حال، از آنجایی که این پلتفرم‌ها به‌عنوان حافظ وجوه عمل می‌کنند، ممکن است بخش قابل‌توجهی از آنها را به عنوان کارمزد بگیرند. علاوه بر این، هر یک از آنها قوانین خاص خود را برای تسهیل توافق بین شرکت کنندگان مختلف دارند.

فناوری بلاک چین، و به طور خاص قراردادهای هوشمند ، می‌تواند امکان تأمین مالی جمعی ایمن و خودکار را فراهم کند که در آن شرایط قراردادها در کد رایانه‌ای تعریف شده است. 

یکی دیگر از کاربردهای تامین مالی جمعی با استفاده از بلاک چین، پیشنهادات اولیه سکه (ICO) و پیشنهادات مبادله اولیه (IEOs) است. در فروش نمادین مانند این، سرمایه گذاران به امید موفقیت شبکه در آینده و بازگشت سرمایه خود، سرمایه جمع آوری می کنند.

بلاک چین و سیستم های فایل توزیع شده

توزیع ذخیره سازی فایل در اینترنت در مقایسه با جایگزین های متمرکز مرسوم مزایای زیادی دارد. بسیاری از داده های ذخیره شده در ابر به سرورهای متمرکز و ارائه دهندگان خدمات متکی هستند که در برابر حملات و از دست دادن داده ها آسیب پذیرتر هستند. در برخی موارد، کاربران نیز ممکن است به دلیل سانسور سرورهای متمرکز با مشکلات دسترسی مواجه شوند.

از دیدگاه کاربر، راه‌حل‌های ذخیره‌سازی فایل‌های بلاک‌چین درست مانند سایر راه‌حل‌های ذخیره‌سازی ابری کار می‌کنند – می‌توانید فایل‌ها را آپلود، ذخیره و دسترسی داشته باشید. با این حال، آنچه در پس‌زمینه می‌گذرد، کاملاً متفاوت است.

هنگامی که یک فایل را در یک ذخیره سازی بلاک چین آپلود می کنید، در چندین گره توزیع و تکثیر می شود. در برخی موارد، هر گره بخش متفاوتی از فایل شما را ذخیره می کند. آنها نمی توانند کار زیادی با داده های جزئی انجام دهند، اما می توانید بعداً از گره ها درخواست کنید تا هر قسمت را ارائه دهند، بنابراین می توانید آنها را ترکیب کنید تا فایل کامل را برگردانید.

فضای ذخیره سازی از شرکت کنندگانی که فضای ذخیره سازی و پهنای باند خود را در اختیار شبکه قرار می دهند نشأت می گیرد. به طور معمول، این شرکت‌کنندگان از لحاظ اقتصادی برای تهیه آن منابع تشویق می‌شوند و اگر قوانین را رعایت نکنند یا در ذخیره و ارائه فایل‌ها کوتاهی کنند، از نظر اقتصادی تنبیه می‌شوند.

شما می توانید این نوع شبکه را شبیه به بیت کوین در نظر بگیرید. با این حال، در این مورد، هدف اصلی شبکه پشتیبانی از انتقال ارزش پولی نیست، بلکه فعال کردن ذخیره‌سازی فایل‌های مقاوم در برابر سانسور و غیرمتمرکز است.

سایر پروتکل های منبع باز مانند سیستم فایل بین سیاره ای (IPFS) در حال حاضر راه را برای این وب جدید، دائمی تر و توزیع شده هموار می کنند . در حالی که IPFS یک پروتکل و یک شبکه همتا به همتا است، اما دقیقاً یک بلاک چین نیست. اما، برخی از اصول فناوری بلاک چین را برای افزایش امنیت و کارایی اعمال می کند.